从笨孩子到著名数学家

父教母诲

希尔伯特1862年1月23日生于东普鲁士首府哥尼斯堡一个乡村法官家庭。希尔伯特的祖父和父亲都是法官。两代人的法官生涯培养了这个家庭严谨、求实的传统。

希尔伯特的母亲是一个有知识有教养的女性。她很喜欢学习。虽然是一个没有社会职业的家庭主妇,可是她不仅懂得哲学、天文学,还对数学有很深的研究。她读书学习并不是为了谋职,而是出自个人的兴趣和爱好。长期对知识的追求,使她成为学识丰富和眼界开阔的人。

常言道:“父母是子女的第一任老师。”从希尔伯特出生起,父母就十分关注他的成长,注意采取各种形式对儿子进行教育。在家庭生活中,创造出崇尚知识、热爱科学的良好氛围。这个家庭,不摆古玩字画,不养花鸟鱼虫,当着孩子不谈官论商,不讲钱财田产。然而,他们却购买书籍,谈论知识和知名科学家。在这样一个追求知识、崇尚学习的家庭中,希尔伯特受到的影响是,学习和思考是一种美德。当希尔伯特稍稍懂得一些道理时,父亲开始教育他,做人的基本原则应该是:守时、守信、守法、严谨、俭朴、勤奋。父亲的这些教诲,在希尔伯特一生的行为中都留下了明显的痕迹。

母亲崇敬康德、哥白尼等伟大的科学家,经常给希尔伯特讲述他们的故事。母亲并不满足于对儿子进行一般性的教诲,她还非常细致地观察儿子的思维特点,设法从儿子的行为中找到特长。希尔伯特上学之前,母亲就开始了对他的数学教育。在母亲的影响下,思维缓慢的希尔伯特竟然喜欢上了抽象、严谨而且枯燥的数学。

希尔伯特小时候的表现是令人失望的。他的语言能力很差,思维有些迟钝,反应能力也不及同龄的孩子。这对于一个天分很高且望子成龙的母亲来说,无疑是一个不小的打击。然而,当别人坦言希尔伯特愚笨的时候,这位母亲却坚信儿子智力发育正常,身心健康,只要启发得当,儿子一定能够成大器。她在教儿子学习时,明明知道别的孩子教一两遍就能掌握的知识,希尔伯特却需要教上三五遍才能掌握。然而,母亲并不认为这是笨,而是学习方法不当,还没有找到迅速掌握知识的方法,一旦找到了适合于他自己的方法,学习速度立刻就能提上来。正是这种坚定的信念,使这位母亲不仅把希尔伯特从笨孩子堆里拉了出来,还为世界培养了一位伟大的数学家。

笨拙少年

希尔伯特少年时代,按照当地的习惯,有条件的家庭,通常在孩子6岁时就送他们上学了。希尔伯特满6周岁了。同龄的孩子都背起书包高高兴兴地上学了。希尔伯特看了眼红,他也要求上学。可是,父母没有同意。他们知道儿子智力不如其他孩子,如果急于送入学校,就可能害了他。同龄的孩子到一起必然产生竞争意识。在学习和知识的竞争中,智力发育较慢的希尔伯特显然是弱者。当他的理解力、反应能力和考试分数都比别人差时,即使老师和同学不嘲笑和责骂,一个有自尊心的孩子,也会感到羞愧和自卑。在这种压抑和自卑的心情下,对智力发育是不会有任何积极作用的。因此,父母亲没有急于把希尔伯特送进学校,而是在家对他进行启蒙教育。

希尔伯特已经7岁了,同龄的孩子该读二年级了。看着小伙伴们高高兴兴地离家去上学,希尔伯特又动心了。他吵着要去上学。然而,母亲没有立刻表态,而是找来了小学一年级课本,让希尔伯特读一读,算一算,还提出一些问题,让希尔伯特回答。测验结果表明,希尔伯特在数学能力方面,达到甚至超过了一年级的程度,而在语言能力和反应速度方面,还是比较缓慢。母亲觉得,思考问题很认真、反应又明显迟缓的特点,使希尔伯特暂时还不适应小学环境。在母亲的劝说下,希尔伯特同意再过一年再去上学。母亲的选择是正确的,这样做既可以给希尔伯特的智力发育留出充分的时间,又可以利用自己的才智在家中对孩子进行启蒙教育。

希尔伯特到了8岁才上小学,比一般孩子晚了两年。上学之后,他学习很吃力,除了数学之外,没有一科成绩突出。在语言、作文以及需要死记硬背的科目中,希尔伯特经常考试不及格。他还常因写不好作文被老师批评。为了不影响希尔伯特上学的积极性,母亲不得不替儿子写作文。

希尔伯特上学的学校是哥尼斯堡的名牌学校,教育方式死板,教学内容陈旧,没有自然学科,数学只占很小的部分,所设学科主要是为政治服务,诸如历史、宗教、哲学、语言、写作、神学等等,仅语言就有德语、希腊语、拉丁语等。这对于语言能力较差、记忆力不强而且对死记硬背很反感的希尔伯特来说,实在太为难了。希尔伯特常因为背不下老师规定的内容而烦恼。有几个淘气的学生,戏称希尔伯特为愚笨的“老学生”,因为他在班级里年龄最大,学习成绩却最差。

这个愚笨的老学生也有高兴的时候,这就是上数学课和回答数学问题时。上数学课时,希尔伯特就像变了一个人似的。老师刚把算题写在黑板上,希尔伯特就演算完了。在当时的数学条件下,数学课程不被重视,数学老师也不被人看重。可是,出了希尔伯特这样对数学感兴趣的学生,使老师很高兴。任课老师有时专门出一些数学难题让学生们比赛,看谁做出的多,想以此来刺激学生们学习数学的兴趣。这样的竞争最适合于希尔伯特。他可以充分显示自己的数学天赋。所以,每次数学竞赛,都能给希尔伯特带来愉快。由于老师的启发,热爱数学的学生多起来。他们遇到难题或者解不出的数学题,老师不在时,就向希尔伯特请教。这给希尔伯特带来了自信和荣誉。

读四年级时,班上来了俄籍犹太人闵可夫斯基三兄弟。他们都聪明过人。老师讲解的问题他们听一遍就能准确地记住。同学们不明白的问题,三兄弟都能解答。三兄弟成了班上的小老师。特别在数学问题上,有时老师讲不明白的问题,闵可夫斯基兄弟能讲明白。闵可夫斯基兄弟的到来,使希尔伯特在数学上的才能大为逊色。这使他很沮丧。他在学校抬不起头来,回到家中则闷闷不乐。

希尔伯特的父母及时发现了儿子的情绪变化,便和希尔伯特一起讨论学习中遇到的问题。他们使希尔伯特相信,虽然他在数学上暂时不如闵科夫斯基兄弟,可是,比别人还是强的;在其他学科上虽然暂时不如别人,然而,自己同自己比,还是进步很快的。他们告诉儿子,学习并不是为了比赛,而是为了自己掌握更多的知识,既然每一天的学习都能给自己带来收获,还有什么必要管别人说自己是聪明还是愚笨呢?父母在帮助希尔伯特恢复学习信心后,又帮助他找出自己的长处和短处,使其在学习过程中能够扬长避短,鼓起勇气战胜困难。在希尔伯特学习遇到挫折的时候,他总是能够从父母那里及时得到支持和鼓励。

有些家长听到自己的孩子议论希尔伯特,也跟着说,希尔伯特如何愚笨。每当听到这样的说词,父亲总是不屑一顾。而母亲则是很客气地说:“这孩子的头脑有些怪,和普通人不一样。虽然他记不住死板的概念,但却能够给大人讲解数学问题。究竟是愚笨还是天才,等长大了再看吧。”这种回答常令一些家长无话可说。

用适合自己的方法学习

在父母的鼓励和帮助下,希尔伯特自觉地认识到,他的记忆力不如聪明的同学,在反应能力和理解新概念的能力上也不如其他同学,但是,在计算能力和对问题理解的深度方面,却比一般人强得多。当一个新概念刚刚出现时,有些同学很快就记住并初步理解了,希尔伯特却要经过慢慢的思考和消化之后才能理解。而那些理解概念较快的同学,仅仅是一般性地复述老师讲过的内容,并不真正懂得这一概念的实质。希尔伯特虽然不能原原本本复述老师所讲的内容,但他通过自己的努力却可以弄懂概念的来龙去脉,掌握相互联系的概念、定理、定义间的逻辑关系。这样,在解题时他就能自如地运用这些概念。

当希尔伯特找到自己的弱点和长处之后,就寻找适合于自己的学习方法。他在学习中发现,数学课程既不需要死记硬背,又有很强的逻辑联系,这很适合于他。于是,在数学的学习中,他找到了自己,找到了一生最大的乐趣。而对于神学、语言、历史等课程,他实在没有什么兴趣。

数学老师注意到了希尔伯特的思维特点。他对别的老师说:“虽然大卫·希尔伯特对概念的理解似乎没有别人快,可是,一旦他承认自己理解了某一概念,那是他确实理解了。他对‘理解’的认识是,彻底把问题弄清楚,包括概念的逻辑证明和推论。他‘理解’的结果是,既能对概念作出解释和论证,又能用它们解答问题。这才叫作真正的‘理解’。而其他人所谓的‘理解’其实是一知半解。这种所谓的‘理解’这不如希尔伯特的‘不理解’。”老师的评价大大鼓舞了希尔伯特,使他看到了自己的长处,增强了自信。这也使其他同学对希尔伯特刮目相看。

尽管数学成绩很好,对问题的理解也有长于他人的逻辑能力,但希尔伯特在其他学科方面确实很差。数学老师认为有必要找希尔伯特谈一谈。老师告诉希尔伯特,数学虽然可以成为一个人终生的爱好,但要想在数学科学中有所造就,必须到大学去深造。不接受系统的高等教育,要想在数学上有所作为是很难的。然而,要想上大学,仅仅靠数学成绩是不行的。为了进大学,除了数学之外,还有其他学科必须通过。只有学好规定的各门学科,包括他讨厌的神学和语言学,才有资格进入大学学习。否则,只能停留在大学校门之外,当一个数学业余爱好者。

老师的话深深打动了希尔伯特。经过思考,在上大学与发展业余数学爱好之间,他作出了明智而有远见的选择。希尔伯特决定,为了考取大学,暂时放松一下数学爱好,以便把更多的精力集中到那些他不喜欢、但上大学又必须考试的科目上来。

当一个人有了明确的目标,并且培养了追求目标的顽强毅力之后,就没有克服不了的困难。希尔伯特把钻研数学的学习方法运用到了德语、拉丁语、希腊语、神学等学科的学习中。刻苦、勤奋、力求甚解历来是希尔伯特的长处。当他把精力转移到这些学科时,自身的学习品质也在这些学科的学习中发挥了作用。这使希尔伯特学习进步很快,那些他原先不喜欢的学科,现在学起来也不吃力了。

一直关注希尔伯特成长的老师们看到了一个奇迹:原本学习吃力的希尔伯特,现在学习什么科目都不发怵了。在这所实行学分制的学校里,希尔伯特竟然用一两个月时间,就能通过一门课程。在两年时间内,他学完了大多数学生4年才能学完的课程。这样,上学晚了两年的希尔伯特,提前两年毕业了。到中学毕业时,再也没有人称希尔伯特是愚笨的老学生了。

1879年,希尔伯特通过了菲特立预科学校的课程。当年9月,他转学到了威利预科学校。这里的教学方式更进步,老师注重辅导,课程设置注重自然学科。

转到威利预科学校之后,希尔伯特以焕然一新的精神面貌出现在新的群体之中。他不仅学习刻苦、态度严谨、遵守纪律、与人为善,而且各科学习成绩都比较好。经过一个学期的学习,希尔伯特的各科成绩都达到了名列前茅的程度。他原来并不喜欢的学科,如神学、拉丁语、希腊语、德语等全部获得了优等成绩。对于原来喜欢的数学,他虽然投入的精力较少,但却取得了学校的最高分,被评为“特等”。在毕业考试时,按学校的规定,除了笔试之外,还要进行口试。但由于希尔伯特的笔试成绩最好,而且其优秀的学习品质也得到老师们的高度赞扬,因此,他被特许免去口试,仅以笔试的成绩就获得了毕业证书。

希尔伯特虽然曾经以笨孩子的状况开始了学习生活,但由于不懈的努力,找到了属于自己的学习方法,那就是,不与别人比小聪明,不与同学争高低,发现并发挥自己的思维特长,找到自己学习进步的切入点。他以锲而不舍的精神、力求甚解的态度,扎扎实实地钻研每一个概念和问题,直至弄通弄懂为止。经过整整10年的努力,他不仅获得了上大学的资格,而且摸索出了使自己终生受益的学习方法。预科学校毕业时,老师对他的评语是:“希尔伯特堪称学习的模范。他能以极好的方法掌握老师讲授的知识,尤其对疑难问题或自己暂时不理解的问题从不放过。他对概念理解的标准是,既要明白概念的含义,又要弄懂概念的逻辑联系,还要懂得如何运用概念解决问题。这个学生总是以强烈的兴趣、透彻的理解和超常的思维对待每一个问题。他对科学的浓厚兴趣和良好的学习方法,预示着他将在科学的研究中作出某种独特的贡献。”

锲而不舍的追求

1880年秋天,18岁的希尔伯特以优异的成绩进入哥尼斯堡大学。这个比一般孩子晚两年上学,而且长时间被认为愚笨的人,却与同龄孩子一起进了大学之门。

哥尼斯堡大学的数学方式很自由。教授想教什么就教什么,学生想学什么就学什么,平时不考试,只要在要求取得学位时才考一次试。在这高度自由的环境中,许多学生把大好的光阴用于饮酒、击剑、泡酒吧、找刺激。希尔伯特没有随波逐流,而是利用自由的环境钻研自己喜欢的问题。他循着自己选定的目标,用自己行之有效的方法,一直追求下去。希尔伯特除了完成必修课程外,就是钻研数学问题。他先学完了大学的数学课程,接着,钻研“阿基米德数学问题”、《欧几里德几何学》、代数不变式论、代数数论、积分方程、函数空间等数学前沿问题。大学毕业前,他已经开始发表学术论文了。经过几年的努力,希尔伯特以优异的成绩毕业,并获得了哥尼斯堡大学哲学博士学位。

大学毕业后,希尔伯特又到了哥廷根等大学学习、研究,并被著名的哥延根大学聘为教授。希尔伯特一刻也没有停止对数学的钻研。几年后,他就登上了数学王国的殿堂,并摘取了一颗又一颗耀眼的明珠。

希尔伯特成名之后,在学习和钻研问题时,仍然保持着少年时期形成的学习态度和方法。在哥廷根大学数学俱乐部活动中,年轻人经常发现,大名鼎鼎的希尔伯特教授接受能力和理解能力似乎非常差。在学生们看来很容易理解的问题,而希尔伯特却常常听不懂报告人的意思,以至于周围的人不得不帮助他来理解报告的内容。可是,当希尔伯特认为弄明白了报告人的意思之后,再由他说出来的内容,反而要比报告人自己的理解既深刻又简单。这一现象令年轻人疑惑不解。希尔伯特在总结自己时说:“我之所以能在数学上做一点工作,就是因为我总觉得它特别难。我在阅读或听别人讲解某些问题时,常常觉得它很难理解,有时甚至认为不可能理解。但通过努力我终于理解了。之后,我便想,这些问题能否化简单一些?经过进一步的努力,我弄清楚了,这实际是一个更简单的问题。”

著名科学家库朗在评价希尔伯特时说过,“希尔伯特总是喜欢打破砂锅问到底”,在别人看来“一瞬间就能掌握的科学上的复杂概念,他却做不到,他没有这种才能”,他只能通过自己慢慢地消化之后才能真正理解并吸收。然而,一旦他认为理解了,就能够获得某种新意。这是希尔伯特由笨孩子成为大数学家的诀窍,也是他的学习生涯提供给青少年人的最宝贵经验。